电机设计及有限元分析
电机设计及有限元分析
电机设计及有限元分析
电机设计及有限元分析
电机设计及有限元分析
随着电气化和产品智能化水平的提高，电机、变压器以及高低压电器在各种装备和生活中的应用越来越多，电机和电器朝着容量大型化、体积小型化以及智能化的方向发展。现今的电机电器设计面临着更复杂的技术挑战，只有充分运用现代工程仿真技术才能应对这些挑战。
典型应用领域
1） 电磁仿真。电磁仿真在电机电器设计中扮演非常重要的角色，电磁仿真可以预测电磁转换的效率、各个部件的损耗和发热量、电磁力/力矩等参数，是进一步进行热仿真和结构仿真的基础；
2） 电场仿真。随着电器设备容量和工作电压的提高，电场仿真的必要性性更加迫切，电场仿真能够预测设备的绝缘性、放电和击穿的可能性等性能指标；
3） 热仿真。过热会使电机的可靠性降低，甚至于烧毁，因此热分析与热设计在电机电器设计中非常重要，热分析可以优化冷却方案，改善冷却效果。
4） 结构强度、疲劳仿真。利用结构分析软件研究电机电器在机械载荷和热载荷作用下的强度、刚度、振动和疲劳寿命，可提高设备的可靠性。
5） 噪声分析。模拟结构振动噪声和电磁噪声。
电磁仿真
稳态磁场分析: 激励不随时间变化,如永磁体的磁场、稳恒电流产生的磁场等
谐性磁场分析: 激励按正余弦规律变化,如感应式电机
瞬态磁场分析: 激励随时间无规律变化
混合励磁车用发电机
定子磁场强度标量值 定子磁场强度矢量值
转子磁场强度矢量
通过温度场计算,得到电机整机或部件的温度分布、热量的获取和损失、热梯度、热流密度等.
稳态温度场分析:热源不随时间变化
瞬态温度场分析:热源随时间变化
定子铁心与机座温度分布
上机架和定子温度分布
电机流场分析
电机结构分析
部件刚强度计算
接触应力计算
固有频率计算
动态响应计算
临界转速计算
电机结构有限元模型
高速发电机转子轴应力计算
发电机转子轴应力计算
定子和上机架联合计算
序号
工 况
载 荷
1
起吊运输工况
自重
2
正常运行工况
额定扭矩，正常运行工况
磁拉力，自重，温升
3
半数磁极短路
半数磁极短路磁拉力
自重，温升
4
地震工况
地震加速度
正常运行工况结构综合应力 正常运行工况结构径向变形
下机架有限元模型图
结构应力分布云图
载荷:水推力、机组转动、部分总重量
定子铜环引线结构强度计算
定子铜环引线支架应力分布 定子铜环引线结构变形分布
主轴法兰强度分析
汽轮发电机转子齿头和槽楔应力计算
计算模型 应力分布
发电机端部振动模态分析
俄制500MW汽轮发电机定子端部振动模态分析
电磁干扰力下的定子振动
定子铁心的各个部位响应值曲线
临界转速计算
传递矩阵法计算
电机热分析案例
问题描述
如图所示，对电机进行热分析，模型如下图所示。
解决思路
输入条件
定子上测温点
分析结果
温度分布
